用于揭示生物黏附力学的三维牵引力显微镜通用框架
仪器与探测器
2026-01-09 v3 材料科学
生物物理
光学
摘要
本研究提出了一种新颖、通用的牵引力显微镜框架，通过将原位立体数字图像相关与有限元（FE）模拟相结合，用于量化生物黏附过程中的三维（3D）界面力。该方法能够在干燥和湿润环境中准确测量微尺度位移和界面力分布，克服了传统显微技术相关的局限性，如有限的测量尺度、受限的视场以及接触或荧光引起的表面扰动。发展了解析模型以指导可变形基底的设计，支持选择基底材料和厚度。通过与FE模拟验证的钢球压缩实验检验了系统准确性。该框架被应用于海洋贻贝斑块黏附，在15个方向拉伸下表征界面牵引力分布。敏感性分析考察了泊松比、杨氏模量和本构模型对结果的影响。该方法为研究黏附剂的界面力学提供了一个通用平台，与生物工程应用具有广泛的相关性。
引用
@article{arxiv.2502.12044,
title = {A Versatile Three Dimensional Traction Force Microscopy Framework for Uncovering the Mechanics of Bio-Adhesion},
author = {Yingwei Hou and Fusheng Wang and Tao Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.12044},
year = {2026}
}